一种冲击地压对抗型巷道的分布式注浆技术及方法

摘要

本发明公开了一种冲击地压对抗型巷道的分布式注浆技术及方法，通过在巷道内部设置的注浆车体与测量标尺配合使用，测量标尺实时监控注浆后支护体的位移量，伺服电机带动注浆连接头准确转动，注浆车体的注浆连接头与注浆锚杆对接对锚杆内部进行快速注浆，同时注浆连接头侧面的支撑套对注浆锚杆边沿的岩体进行稳固支撑防止注浆过程对岩面造成损伤，且伸缩杆的内侧开设有漏浆回收管,漏浆回收管与漏浆收集设备连接，可对注浆过程中溢出的多余浆液进行回收，通过在断层面前注浆阶段、过断层注浆阶段和过断层面后注浆阶段采用不同的注浆方式，这样在使稳定围岩受力均匀的同时，增加注浆的效率，具有较好的安全性和实用性。

说明书

技术领域

本发明涉及巷道支护领域，特别涉及一种冲击地压对抗型巷道的分布式注浆技术及方法领域。

背景技术

随着煤炭开采深度增加，矿井地质条件变得愈加复杂，特别是大小不同的断层把井田切割、断开和分离，给矿井开采带来极大的困难，尤其是断层造成断层段岩石破碎，应力的差异性加大，同时它往往沟通煤层顶底板中含水层中的水汇入断层段，使断层段中破碎岩体泥化流变，甚至构成出水通道，给矿井的正常建设带来诸多困难，然而矿井由于生产能力和井田布置的需要，必须通过这些断层，而保证安全通过高承压水、泥化、断层破碎带巷道工程的施工和支护及后期支护有力的对围岩稳定性的控制，是当今世界地下工程一项重要而复杂的技术难题，在多个技术上都存在着一些问题；

在施工技术上，在注浆作业的过程中存在着一些问题，首先，在对岩体内部进行注浆时现有的设备无法同时为多个锚杆进行注浆，在注浆的过程中易导致岩体受力不均匀而发生垮塌的危险情况，同时无法对多余的浆液进行回收导致巷道脏乱，其次，无法根据不同的岩体采用不同的注浆方式，导致不同的断面之间的受力不均匀，现有的注浆技术无法使巷道支护安全通过断层带，为此我们提出一种冲击地压对抗型巷道的分布式注浆技术及方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种冲击地压对抗型巷道的分布式注浆技术及方法，可以有效解决背景技术中的问题。

本发明的客体是一种应用分布式注浆技术及一种应用分布式注浆技术的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种应用分布式注浆技术，包括以下工艺流程：1）注浆前准备阶段；2）断层前注浆阶段；3）过断层注浆阶段；4）断层后注浆阶段；5）注浆后实时补强阶段；

其中，所述过断层注浆阶段的注浆方法包括以下步骤：

301）、对断层层面进行瞬变电磁探测，以得到断层的具体情况，对断层面依照断层面的大小进行大断面和小端面的划分以对大断面和小断面进行分别处理，使用带帽点柱进行超前支护；

302）、在巷道掘进前的巷道断面上、中和下部打3-5个3米深的超前探孔，进行探水，封水后确认安全可靠的情况下方可进行掘进工作，探水孔必须要内自闭注浆锚杆注浆封堵；

303）、采用对角式的施工方式，每次两个注浆管沿着断面对称的眼同时注浆，施工时必须在使用带帽点柱做超前临时支护的前提下进行，以确保施工安全；

304）、对大断面进行挖掘并使用混凝土封层对大断层中的软岩进行置换，小断面使用注浆锚杆向其内部注浆，使浆液与岩体构成整体，遵循边支护边挖掘的原则，缓慢通过断层段；

其中，所述注浆后实时补强阶段的注浆方法包括以下步骤：

501）、在巷道内壁的关键区域安装测量设备，对巷道支护的位移量进行实时测量并实时记录；

502）、将记录的数据通过控制器传输至在巷道内部移动的注浆车体，注浆车体在巷道内部滑动，移动至需要补强的区域；

503）、注浆车体对需要补强的岩体进行支撑并对其内部进行快速补强。

通过上述注浆方法：在过断层面的不稳定围岩区域采用对角式的施工方式，沿着断面对称的两个注浆锚杆进行同时注浆，以使断层面受力均匀，使巷道支护安全通过断层带，同时对岩体进行快速实施补强。

本发明进一步的改进在于，所述所述断层前注浆阶段的注浆方法与断层后注浆阶段的注浆方法相同，所述断层前注浆阶段的注浆方法包括以下步骤：

201）、施工单位根据中腰线画好巷道荒断面轮廓线、打爆破眼；利用正台阶法炮掘或风镐掘进，上部台阶和下部台阶循环进尺均为700～750mm；

202）、进行临时支护，初喷，对裸露的工作面部岩石进行喷浆封闭或挂防片帮网，然后出矸，初喷后，第一次打锚杆眼必须在戴帽点柱下进行，戴帽点柱使用内注式单体支柱；

203）、进行永久支护作业：首先按设计要求打好第一层次锚杆，挂好钢丝绳，进行二次喷浆；然后打第二层次锚杆，挂钢丝绳，进行第三次喷射混凝土；最后打第三层次的注浆锚杆，加挂钢筋方格网，注浆，进行第四次喷浆；

204）、以上工序上部掘进两至三个循环后，开始施工下部第一个循环，打下部眼、放炮、出矸，进行永久支护作业：首先对下部进行初喷，再打第一层次注浆锚杆，挂钢筋方格网，第一次注浆，二次喷浆；最后打第二层次注浆锚杆，第二次注浆，进行第三次喷浆封闭巷道，注浆时采用多通道对称同步注浆，使用注浆设备在位于巷道顶部、帮部和底部对称的三个注浆锚杆内部进行同时注浆。

通过上述注浆方法：使用注浆车体的注浆连接头向位于巷道顶部、帮部和底部的三个对称的对称的注浆锚杆内部进行快速注浆，这样在使稳定围岩受力均匀的同时，增加注浆的效率。

本发明进一步的改进在于，所述注浆前准备阶段包括以下具体步骤：

101）、备齐施工所需设备、物料、工具；

102）、检查绞车、提升钢丝绳、轨道、是否完好；

103）、打好中平线、或激光线，保证巷道按线施工；

104）、开工前，先对施工范围内的巷道进行找掉及隐患排查；

105）、开工前，依据配方对浆液进行配制。

本发明进一步的改进在于，一种应用分布式注浆技术的方法，

包括，安装在巷道内部供注浆车体滑动的传输轨道；

安装在巷道内壁进行支护变化测量的测量标尺；

安装在巷道底部的控制器，所述注浆车体的上方固定安装有漏浆收集设备，所述漏浆收集设备的上方安装有可上下移动的升降杆，所述升降杆的上端的正面固定安装有支撑板，所述支撑板的上表面固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端传动连接有多个伸缩杆，所述伸缩杆的远离伺服电机的一端的端部外延固定安装有伞状的支撑套，所述伸缩杆的端部设置有与注浆锚杆对接的注浆连接头。

通过上述结构：注浆连接头侧面的支撑套对注浆锚杆边沿的岩体进行稳固支撑防止注浆过程对岩面造成损伤。

本发明进一步的改进在于，所述支撑套的输入端端部固定安装有防漏圈，所述伸缩杆的靠近支撑套底部的部位开设有漏浆回收管，所述漏浆回收管的输出端与漏浆收集设备连接，所述伸缩杆的顶端的端部开设有缓冲槽，所述注浆连接头在缓冲槽的内部滑动，所述注浆连接头的底部固定安装有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的远离注浆连接头的一端与缓冲槽的内沿固定连接。

本发明进一步的改进在于，所述注浆连接头的输入端固定安装有传输管道，所述传输管道设置有两个输入口，所述注浆车体的正面固定安装有注浆管，所述注浆管的输出端与传输管道的其中一个输入口连接，所述漏浆收集设备的输出端与传输管道的另一个输入口连接。

通过上述结构：伸缩杆的内侧开设有漏浆回收管,漏浆回收管与漏浆收集设备连接，可对注浆过程中溢出的多余浆液进行回收。

本发明进一步的改进在于，所述注浆车体的上表面固定安装有位置感应器，所述测量标尺的内部安装有与位置感应器配对的感应器，所述控制器通过测量标尺感应支护体发生较大变化的位置，将位置信息传输至位置感应器，并驱动注浆车体运输至该位置进行实时补强。

通过上述结构：巷道内部设置的注浆车体与测量标尺配合使用，测量标尺实时监控注浆后支护体的位移量，伺服电机带动注浆连接头准确转动，注浆车体的注浆连接头与注浆锚杆对接对锚杆内部进行快速注浆。

本发明进一步的改进在于，所述注浆车体的使用方法的步骤如下：

A：注浆车体在控制器的控制下在巷道内部的传输轨道上滑动，升降杆带动支撑板、伸缩杆和注浆连接头构成的整体升降，使三个伸缩杆的连接处处于巷道的中心处，伺服电机带动伸缩杆转动，而伸缩杆带动注浆连接头与注浆锚杆的注入端对接；

B：支撑套表面的防漏圈紧贴岩面，支撑套对岩面提供支撑，浆液通过注浆管并通过注浆连接头注入注浆锚杆中；

C：注浆后多余漏出的浆液进入支撑套与伸缩杆之间的夹缝中，由于支撑套的底端与漏浆回收管导通，多余的浆液穿过漏浆回收管进入漏浆收集设备中，完成注浆后，当控制器通过测量标尺感应支护体发生较大变化的位置，将位置信息传输至位置感应器，并驱动注浆车体运输至该位置进行实时补强。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过在巷道内部设置的注浆车体与测量标尺配合使用，测量标尺实时监控注浆后支护体的位移量，伺服电机带动注浆连接头准确转动，注浆车体的注浆连接头与注浆锚杆对接对锚杆内部进行快速注浆，同时注浆连接头侧面的支撑套对注浆锚杆边沿的岩体进行稳固支撑防止注浆过程对岩面造成损伤，且伸缩杆的内侧开设有漏浆回收管,漏浆回收管与漏浆收集设备连接，可对注浆过程中溢出的多余浆液进行回收，具有较好的安全性和实用性。

2、通过在断层面前注浆阶段、过断层注浆阶段和过断层面后注浆阶段采用不同的注浆方式，在断层面前和断层面后的稳定岩面内采用多通道对称同步注浆，使用注浆车体的注浆连接头向位于巷道顶部、帮部和底部的三个对称的对称的注浆锚杆内部进行快速注浆，这样在使稳定围岩受力均匀的同时，增加注浆的效率，而在过断层面的不稳定围岩区域采用对角式的施工方式，沿着断面对称的两个注浆锚杆进行同时注浆，以使断层面受力均匀，使巷道支护安全通过断层带，具有较好的安全性和实用性。

附图说明

图1为本发明一种应用分布式注浆技术的整体流程示意图。

图2为本发明一种应用分布式注浆技术的注浆前准备阶段的流程示意图。

图3为本发明一种应用分布式注浆技术的断层前注浆阶段流程示意图。

图4为本发明一种应用分布式注浆技术的过断层注浆阶段流程示意图。

图5为本发明一种应用分布式注浆技术的注浆后实时补强阶段流程示意图。

图6为本发明一种应用分布式注浆技术的方法的注浆车体整体示意图。

图7为本发明一种应用分布式注浆技术的方法所适用的巷道整体示意图。

图8为本发明一种应用分布式注浆技术的方法的注浆车体部分示意图。

图中：1、传输轨道；2、控制器；3、测量标尺；4、注浆车体；5、位置感应器；6、注浆管；7、漏浆收集设备；8、升降杆；9、支撑板；10、伺服电机；11、伸缩杆；12、支撑套；14、注浆连接头；15、防漏圈；16、传输管道；17、漏浆回收管；18、缓冲槽；19、缓冲弹簧。

具体实施方式

实施例1

如图1-5所示，一种冲击地压对抗型巷道的分布式注浆技术，包括以下工艺流程：1）注浆前准备阶段；2）断层前注浆阶段；3）过断层注浆阶段；4）断层后注浆阶段；5）注浆后实时补强阶段；

其中，过断层注浆阶段的注浆方法包括以下步骤：

301）、对断层层面进行瞬变电磁探测，以得到断层的具体情况，对断层面依照断层面的大小进行大断面和小端面的划分以对大断面和小断面进行分别处理，使用带帽点柱进行超前支护；

302）、在巷道掘进前的巷道断面上、中和下部打3-5个3米深的超前探孔，进行探水，封水后确认安全可靠的情况下方可进行掘进工作，探水孔必须要内自闭注浆锚杆注浆封堵；

303）、采用对角式的施工方式，每次两个注浆管（6）沿着断面对称的眼同时注浆，施工时必须在使用带帽点柱做超前临时支护的前提下进行，以确保施工安全；

304）、对大断面进行挖掘并使用混凝土封层对大断层中的软岩进行置换，小断面使用注浆锚杆向其内部注浆，使浆液与岩体构成整体，遵循边支护边挖掘的原则，缓慢通过断层段；

其中，注浆后实时补强阶段的注浆方法包括以下步骤：

501）、在巷道内壁的关键区域安装测量设备，对巷道支护的位移量进行实时测量并实时记录；

502）、将记录的数据通过控制器（2）传输至在巷道内部移动的注浆车体（4），注浆车体（4）在巷道内部滑动，移动至需要补强的区域；

503）、注浆车体（4）对需要补强的岩体进行支撑并对其内部进行快速补强。

断层前注浆阶段的注浆方法与断层后注浆阶段的注浆方法相同，断层前注浆阶段的注浆方法包括以下步骤：

201）、施工单位根据中腰线画好巷道荒断面轮廓线、打爆破眼；利用正台阶法炮掘或风镐掘进，上部台阶和下部台阶循环进尺均为700～750mm；

202）、进行临时支护，初喷，对裸露的工作面部岩石进行喷浆封闭或挂防片帮网，然后出矸，初喷后，第一次打锚杆眼必须在戴帽点柱下进行，戴帽点柱使用内注式单体支柱；

203）、进行永久支护作业：首先按设计要求打好第一层次锚杆，挂好钢丝绳，进行二次喷浆；然后打第二层次锚杆，挂钢丝绳，进行第三次喷射混凝土；最后打第三层次的注浆锚杆，加挂钢筋方格网，注浆，进行第四次喷浆；

204）、以上工序上部掘进两至三个循环后，开始施工下部第一个循环，打下部眼、放炮、出矸，进行永久支护作业：首先对下部进行初喷，再打第一层次注浆锚杆，挂钢筋方格网，第一次注浆，二次喷浆；最后打第二层次注浆锚杆，第二次注浆，进行第三次喷浆封闭巷道，注浆时采用多通道对称同步注浆，使用注浆设备在位于巷道顶部、帮部和底部对称的三个注浆锚杆内部进行同时注浆。

注浆前准备阶段包括以下具体步骤：

101）、备齐施工所需设备、物料、工具；

102）、检查绞车、提升钢丝绳、轨道、是否完好；

103）、打好中平线、或激光线，保证巷道按线施工；

104）、开工前，先对施工范围内的巷道进行找掉及隐患排查；

105）、开工前，依据配方对浆液进行配制。

通过本实施例可实现：通过在断层面前注浆阶段、过断层注浆阶段和过断层面后注浆阶段采用不同的注浆方式，在断层面前和断层面后的稳定岩面内采用多通道对称同步注浆，使用注浆车体（4）的注浆连接头（14）向位于巷道顶部、帮部和底部的三个对称的对称的注浆锚杆内部进行快速注浆，这样在使稳定围岩受力均匀的同时，增加注浆的效率，而在过断层面的不稳定围岩区域采用对角式的施工方式，沿着断面对称的两个注浆锚杆进行同时注浆，以使断层面受力均匀，使巷道支护安全通过断层带，具有较好的安全性和实用性。

实施例2

如图6-8所示，一种冲击地压对抗型巷道的分布式注浆技术的方法，

包括，安装在巷道内部供注浆车体（4）滑动的传输轨道（1）；

安装在巷道内壁进行支护变化测量的测量标尺（3）；

安装在巷道底部的控制器（2），注浆车体（4）的上方固定安装有漏浆收集设备（7），漏浆收集设备（7）的上方安装有可上下移动的升降杆（8），升降杆（8）的上端的正面固定安装有支撑板（9），支撑板（9）的上表面固定安装有伺服电机（10），伺服电机（10）的输出端传动连接有多个伸缩杆（11），伸缩杆（11）的远离伺服电机（10）的一端的端部外延固定安装有伞状的支撑套（12），伸缩杆（11）的端部设置有与注浆锚杆对接的注浆连接头（14）。

支撑套（12）的输入端端部固定安装有防漏圈（15），伸缩杆（11）的靠近支撑套（12）底部的部位开设有漏浆回收管（17），漏浆回收管（17）的输出端与漏浆收集设备（7）连接，伸缩杆（11）的顶端的端部开设有缓冲槽（18），注浆连接头（14）在缓冲槽（18）的内部滑动，注浆连接头（14）的底部固定安装有缓冲弹簧（19），缓冲弹簧（19）的远离注浆连接头（14）的一端与缓冲槽（18）的内沿固定连接。

注浆连接头（14）的输入端固定安装有传输管道（16），传输管道（16）设置有两个输入口，注浆车体（4）的正面固定安装有注浆管（6），注浆管（6）的输出端与传输管道（16）的其中一个输入口连接，漏浆收集设备（7）的输出端与传输管道（16）的另一个输入口连接。

注浆车体（4）的上表面固定安装有位置感应器（5），测量标尺（3）的内部安装有与位置感应器（5）配对的感应器，控制器（2）通过测量标尺（3）感应支护体发生较大变化的位置，将位置信息传输至位置感应器（5），并驱动注浆车体（4）运输至该位置进行实时补强。

注浆车体（4）的使用方法的步骤如下：

A：注浆车体（4）在控制器（2）的控制下在巷道内部的传输轨道（1）上滑动，升降杆（8）带动支撑板（9）、伸缩杆（11）和注浆连接头（14）构成的整体升降，使三个伸缩杆（11）的连接处处于巷道的中心处，伺服电机（10）带动伸缩杆（11）转动，而伸缩杆（11）带动注浆连接头（14）与注浆锚杆的注入端对接；

B：支撑套（12）表面的防漏圈（15）紧贴岩面，支撑套（12）对岩面提供支撑，浆液通过注浆管（6）并通过注浆连接头（14）注入注浆锚杆中；

C：注浆后多余漏出的浆液进入支撑套（12）与伸缩杆（11）之间的夹缝中，由于支撑套（12）的底端与漏浆回收管（17）导通，多余的浆液穿过漏浆回收管（17）进入漏浆收集设备（7）中，完成注浆后，当控制器（2）通过测量标尺（3）感应支护体发生较大变化的位置，将位置信息传输至位置感应器（5），并驱动注浆车体（4）运输至该位置进行实时补强。

通过本实施例可实现：通过在巷道内部设置的注浆车体（4）与测量标尺（3）配合使用，测量标尺（3）实时监控注浆后支护体的位移量，伺服电机（10）带动注浆连接头（14）准确转动，注浆车体（4）的注浆连接头（14）与注浆锚杆对接对锚杆内部进行快速注浆，同时注浆连接头（14）侧面的支撑套（12）对注浆锚杆边沿的岩体进行稳固支撑防止注浆过程对岩面造成损伤，且伸缩杆（11）的内侧开设有漏浆回收管（17）,漏浆回收管（17）与漏浆收集设备（7）连接，可对注浆过程中溢出的多余浆液进行回收，具有较好的安全性和实用性。

需要说明的是，本发明为一种冲击地压对抗型巷道的分布式注浆技术及方法，在使用时，首先，注浆车体（4）在控制器（2）的控制下在巷道内部的传输轨道（1）上滑动，升降杆（8）带动支撑板（9）、伸缩杆（11）和注浆连接头（14）构成的整体升降，使三个伸缩杆（11）的连接处处于巷道的中心处，伺服电机（10）带动伸缩杆（11）转动，而伸缩杆（11）带动注浆连接头（14）与注浆锚杆的注入端对接，其次，支撑套（12）表面的防漏圈（15）紧贴岩面，支撑套（12）对岩面提供支撑，浆液通过注浆管（6）并通过注浆连接头（14）注入注浆锚杆中，最后，注浆后多余漏出的浆液进入支撑套（12）与伸缩杆（11）之间的夹缝中，由于支撑套（12）的底端与漏浆回收管（17）导通，多余的浆液穿过漏浆回收管（17）进入漏浆收集设备（7）中，完成注浆后，当控制器（2）通过测量标尺（3）感应支护体发生较大变化的位置，将位置信息传输至位置感应器（5），并驱动注浆车体（4）运输至该位置进行实时补强。